基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统，用于给小区供水，包括进水总管、出水总管及供水控制站；所述进水总管通过第一进水管、叠压水泵及第一出水管连接所述出水总管，该进水总管还通过第二进水管、第二阀门、水池、水池水泵及第二出水管连接所述出水总管，所述出水总管连接所述小区，所述供水控制站通过安装在所述进水总管、出水总管、水池、第一出水管及第二出水管的各类传感器对所述叠压水泵、第二阀门、水池水泵进行融合控制。本实用新型优点如下：耗电少、供水连续性好、水质有保障等。
【专利说明】基于气压罐和区域増压的多传感器融合控制二次供水系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及二次供水领域，特别涉及一种基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统
【背景技术】
[0002]现有的二次供水方案主要有以下三种:无负压叠压供水、水箱/水池增压供水、叠压/水池切换式供水。
[0003]无负压叠压供水:市政管网压力可满足1?3层用户用水需求，3层以上的用户需要用电动水泵进行叠压加压才能满足正常的水压需求。优点是保持水质干净，缺点是停电时停水，在用水高峰时段满足不了用水需求，可能对其他区域用户造成负压影响。
[0004]水箱/水池增压供水:通过增压水泵将水打到楼顶的水箱，然后靠重力将水分配到各个用户家中，或从楼底的地下水池直接对各用户进行增压供水。优点是节能省电，缺点是需要定期清洗维护水箱/水池(因为水箱/水池的开放性)，无法保障用水清洁。
[0005]叠压/水池切换式供水:叠压水泵满足用水低谷的需求，在用水高峰时，切换到水池供水，从水池存水中抽取水进行增压，满足各家各户用水需求。优点是满足各时段用户用水需求，缺点是夜间小流量时段无法节省电耗，由于水池的开放性，内部的存水质量无法得到监控与保障。
[0006]针对水泵的选择与运行问题，樊建军，梁志君，董毅等在中国农村水利水电.2007年第7期发表了一篇文章编号:1007-2284 (2007) 07-0025-03，名称为“水泵选型与运行模式对变频调速供水系统能耗的影响”的文章，该文章系统的讨论了水泵特性曲线、水泵工况、水泵效率等问题，这可以为供水工程的设计提供很好的借鉴作用，以达到节能效果。
【发明内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统，通过在住宅楼最高处安装气压罐，在管网中安装各类传感器，在供水压力最不利点安装压力传感器，并由供水控制站对传感器采集的数据进行数据融合控制，使系统的耗电得到了降低、供水连续性更好、水质更有保障。
[0008]本实用新型是这样实现的:基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统，用于给小区进行供水，所述系统包括进水总管、出水总管、连接管、叠压水泵、水池、水池水泵以及供水控制站，所述进水总管上设有一第一阀门；所述进水总管通过一第一进水管连接所述叠压水泵，该叠压水泵通过一第一出水管连接所述出水总管形成第一路供水；所述进水总管还通过一第二进水管连接所述水池，该水池通过一连接管连接所述水池水泵，所述水池水泵还通过一第二出水管连接所述出水总管形成第二路供水；所述出水总管连接至所述小区为小区进行供水；
[0009]所述小区在最高住宅楼的顶部或者同等高度的多层建筑泵站的屋顶安装有一气压罐，所述气压罐与所述出水总管连接，用于夜间小流量供水；
[0010]所述第二进水管上设有一第二阀门；
[0011]所述小区在供水压力最不利的点上均安装有一第一压力传感器；所述进水总管上安装有一第二压力传感器；所述第一出水管上安装有一第三压力传感器以及一第一流量传感器；所述第二出水管上安装有一第四压力传感器以及一第二流量传感器；所述出水总管上安装有一第五压力传感器；所述水池中安装有一余氯传感器及一液位传感器；
[0012]所述叠压水泵、水池水泵、第二阀门、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、余氯传感器以及液位传感器均连接至所述供水控制站。
[0013]进一步地，所述叠压水泵为一叠压水泵机组；所述水池水泵为一水池水泵机组。
[0014]进一步地，所述气压罐设定有一使水泵的工况点稳定在高效区的出水压力。
[0015]进一步地，所述供水压力最不利的点为管网末端，即距离泵站最远点，或者供水区域的最尚点。
[0016]本实用新型具有如下优点:1、利用供水控制站对小区供水进行控制，不仅使供水连续性好，能够满足用户用水需求，且水质得到了保障，耗电量也降低了 ；2、在住宅楼高处安装有气压罐，可以用于夜间小流量供水或者停电时的供水。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0018]图1为本实用新型系统结构框图。
【具体实施方式】
[0019]请参照图1所示，本实用新型基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统，用于给小区1进行供水，所述系统包括叠压水泵2、水池水泵3、水池4、供水控制站5、进水总管71、出水总管77以及连接管74，所述进水总管71上设有一第一阀门61，用于控制市政供水的进入；所述进水总管71通过一第一进水管72连接所述叠压水泵2，该叠压水泵2通过一第一出水管75连接所述出水总管77形成第一路供水；所述进水总管71还通过一第二进水管73连接所述水池4，该水池4通过一连接管74连接所述水池水泵3，所述水池水泵3还通过第二出水管76连接所述出水总管77形成第二路供水；所述出水总管77连接至所述小区1为小区进行供水。其中，所述叠压水泵2为一叠压水泵机组，所述水池水泵3为一水池水泵机组，采用水泵机组不仅可以降低设备固投，且可以降低供水不均匀系数，水泵机组的选择可以根据实际要求来确定，一般对于3000人左右的小区，我们需要选择3台叠压水泵和3台水池水泵来共同完成，且水泵的流量为275m3/h，扬程为75m，功率为30kw。
[0020]所述小区1在最高住宅楼的顶部或者同等高度的泵站的屋顶安装有一气压罐11，所述气压罐11与所述出水总管77连接，负责对所述小区1进行小流量供水或者停电时短暂的供水，所述小区1可以由多个住宅区组合而成，人数一般在3000人左右较为合适；所述气压罐11设定有一使水泵的工况点稳定在高效区的出水压力。
[0021]所述第二进水管73上设有第二阀门62 ;所述小区1在供水压力最不利的点上安装有一第一压力传感器81，所述供水压力最不利的点为管网末端，即距离泵站最远点，或者供水区域的最高点；所述进水总管71上安装有一第二压力传感器82 ;所述第一出水管75上安装有一第三压力传感器83以及一第一流量传感器84 ;所述第二出水管76上安装有一第四压力传感器85以及一第二流量传感器86 ;所述出水总管77上安装有一第五压力传感器87 ;所述水池4中安装有一余氯传感器(未图示)及一液位传感器(未图示)。
[0022]所述叠压水泵2、水池水泵3、第二阀门62、第一压力传感器81、第二压力传感器82、第三压力传感器83、第四压力传感器85、第五压力传感器87、第一流量传感器84、第二流量传感器86、余氯传感器(未图示)以及液位传感器(未图示)均连接至所述供水控制站5ο
[0023]所述供水控制站的控制原理如下:
[0024]在进行控制时，要监测的物理量有:
[0025]①进水总管压力Pi，通过第二压力传感器监测采集，用于防止管道产生负压；
[0026]②出水总管压力Po，通过第五压力传感器监测采集，用于控制出水压力既可以满足最不利点的压力，又可以进行超压保护；
[0027]③叠压水泵出水管(即第一出水管)压力Pd，通过第三压力传感器监测采集，用于防止叠压水泵出水压力过大；水池水泵出水管(即第二出水管)压力Ps，通过第四压力传感器监测采集，用于防止水池水泵压力过大；
[0028]④叠压水泵输出流量Qd，通过第一流量传感器监测采集，用于防止叠压水泵流量过大或者过小；水池水泵输出流量Qs，通过第二流量传感器监测采集，用于防止水池水泵流量过小或者过大；
[0029]⑤出水总管流量Qz = Qd+Qs (该出水口总流量是间接得到的，由④中叠压水泵输出流量与水池水泵输出流量累加得出)；
[0030]⑥最不利点压力Pt，通过第一传感器监测采集，用于对水泵的压力进行合理调T ；
[0031]⑦水池余氯Z，通过余氯传感器监测采集，用于保证水质安全；
[0032]⑧水池液位Y，通过液位传感器监测采集，用于控制补水及循环；
[0033]在进行控制时，需要设定的物理量有:
[0034]a.应用叠压设备的最低压力Pimin ;
[0035]b.小区的最大供水流量Qmax ;
[0036]c.小区的正常供水流量Qc ;
[0037]d.出水总管最大压力Pomax ；
[0038]e.出水总管最小压力Pomin ；
[0039]f.末端最大压力Ptmax ；
[0040]g.末端最小压力Ptmin ；
[0041]h.水池最低液位Ymin ;
[0042]1.水池最高液位Ymax ；
[0043]j.水池最低余氯Zmin ；
[0044]k.水池可用液位Yc;
[0045]具体控制原理如下:
[0046](1)监测进水总管压力Pi ;
[0047]系统启动后，在设定时间内，若供水控制站监测到的进水总管压力Pi <应用叠压设备的最低压力Pimin，则控制叠压水泵停止运行；若Pi ^ Pimin，则控制叠压水泵从停止状态恢复至正常工作状态，并进入(2)。
[0048](2)监测出水总管流量Qz ；
[0049]Qz为叠压水泵流量Qd与水池水泵流量Qs之和，即Qz = Qd+Qs。若供水控制站监测到的出水总管流量Qz >小区的最大流量Qmax，则进行报警并自动减小供水流量(通过变频、停止水泵来减少供水量)；若Qc < Qz < Qmax (Qc为小区的正常供水流量)，则控制第二阀门(即水池阀门)开启，由叠压水泵和水池水泵共同进行供水，此时叠压水泵输出Qc的流量，水池水泵输出Qs的流量，且Qs = Qz-Qc，并进入￠);若Qz ( Qc，则控制第二阀门关闭，单独以叠压水泵进行供水，同时监测水池液位Y，若Y <水池最高液位Ymax，则控制第二阀门开启，向水池内部补水；若Y多Ymax，则控制第二阀门关闭，并进入⑶。
[0050](3)监测水池水泵出水管压力Ps与输出流量Qs ；
[0051]正常情况下此时只开启了叠压水泵，所以水池出水管在理论上是监测不到压力与流量的(但实际上可能会有偏差，所以我们要设定一阈值)，若供水控制站监测到的水池出水管压力Ps与输出流量Qs大于设定阈值，则说明水池管网有漏失，此时进行报警以通知相关人员去维修；若监测到的水池出水管压力Ps与输出流量Qs为0值或小于等于设定阈值时，则说明水池管网没有漏失，此时进入(4)。
[0052](4)监测出水总管压力Po ；
[0053]若供水控制站监测到的出水总管压力Po >出水总管最大压力Pomax，则进行报警并控制叠压水泵、水池水泵停止工作，防止超压；若卩0 <出水总管最小压力Pomin，则控制水泵(包括叠压水泵和水池水泵)全部开启，以保证最小供水压力的需求，并进入(5);若Pomin ^ Po ^ Pomax,则控制开启部分水泵，即只开启部分叠压水泵或者部分水池水泵，并进入(5)。
[0054](5)监测末端压力Pt ;
[0055]若供水控制站监测到的末端压力Pt >末端最大压力Ptmax时，则叠压水泵变频减压，减小供水压力，并进入(8) ;gPt<末端最小压力Ptmin，则叠压水泵就变频增压，增大供水压力，并进入(8);若Ptmin ^ Pt ^ Ptmax,则控制叠压水泵按水泵特征曲线运行，并进入(8) ο
[0056](6)监测水池液位Υ ；
[0057]由于叠压水泵保持在Qc流量下运行，此时供水控制站监测水池液位Y是否高于水池可用液位Yc，若Y〈Yc，则说明水池液位不足，此时进行报警以通知相关人员前去查看维修，并控制关闭水池水泵；若Y多Yc，则说明水池液位充足，此时控制第二阀门关闭，控制水池水泵开启，且保持水池水泵输出流量Qs = Qz-Qc,之后进入(7)。
[0058](7)监测叠压水泵出水管压力Pd与流量Qd ；
[0059]正常情况下此时叠压水泵工作在稳定状态，其压力与流量不应有大的变化，若供水控制站监测到的叠压水泵压力Pd与流量Qd保持在一稳定范围值内，则进入(4);若监测到的叠压水泵压力Pd与流量Qd不在稳定范围值内，则说明叠压管网有漏失，此时进行报警以通知相关人员去维修。
[0060](8)监测晚上用水高峰期后的水池余氯Z ;
[0061]若供水控制站监测到的水池余氯Z〈水池最低余氯Zmin，则进行水池换水，此时第二阀门关闭，叠压水泵关闭，水池水泵开启，主要以水池进行供水；同时监测水池液位Y，当监测到Υ下降至水池最低液位Ymin时，就控制第二阀门开启，并将水池水泵全开进行恒压供水，目的是尽快将水池内的存水耗尽。由于水池换水在整个运行过程中所占的比例极低，即使换水时电耗可能不合理，但总的来说只占极小的部分，对整体耗电不会造成明显影响；Z ^ Zmin，则不需要进行换水操作，直接进入正常供水状态。
[0062]本实用新型具有如下优点:1、利用供水控制站对小区供水进行控制，不仅使供水连续性好，能够满足用户用水需求，且水质得到了保障，耗电量也降低了 ；2、在住宅楼高处安装有气压罐，可以用于夜间小流量供水或者停电时的供水。
[0063]虽然以上描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是熟悉本【技术领域】的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
【权利要求】
1.一种基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统，用于给小区进行供水，所述系统包括进水总管、出水总管、连接管、叠压水泵、水池以及水池水泵，所述进水总管上设有一第一阀门；所述进水总管通过一第一进水管连接所述叠压水泵，该叠压水泵通过一第一出水管连接所述出水总管形成第一路供水；所述进水总管还通过一第二进水管连接所述水池，该水池通过一连接管连接所述水池水泵，所述水池水泵还通过一第二出水管连接所述出水总管形成第二路供水；所述出水总管连接至所述小区为小区进行供水；其特征在于:还包括一供水控制站； 所述小区在最高住宅楼的顶部或者同等高度的泵站的屋顶安装有一气压罐，所述气压罐与所述出水总管连接，用于夜间小流量供水； 所述第二进水管上设有一第二阀门； 所述小区在供水压力最不利的点上均安装有一第一压力传感器；所述进水总管上安装有一第二压力传感器；所述第一出水管上安装有一第三压力传感器以及一第一流量传感器；所述第二出水管上安装有一第四压力传感器以及一第二流量传感器；所述出水总管上安装有一第五压力传感器；所述水池中安装有一余氯传感器及一液位传感器； 所述叠压水泵、水池水泵、第二阀门、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、余氯传感器以及液位传感器均连接至所述供水控制站。
2.根据权利要求1所述的基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统，其特征在于:所述叠压水泵为一叠压水泵机组；所述水池水泵为一水池水泵机组。
3.根据权利要求1所述的基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统，其特征在于:所述气压罐设定有一使水泵的工况点稳定在高效区的出水压力。
4.根据权利要求1所述的基于气压罐和区域增压的多传感器融合控制二次供水系统，其特征在于:所述供水压力最不利的点为管网末端，即距离泵站最远点，或者供水区域的最尚点O
【文档编号】E03B11/16GK204225208SQ201420701512
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】邹一平, 黄之晗, 刘心超 申请人:福州恒嘉科技有限公司